Альтернативные источники электрической энергии

К альтернативным источникам электрической энергии на ав­томобиле относятся: конденсаторы, маховики, топливные элементы, солнечные батареи.

Так называемые ультраконденсаторы предназначены для улуч­шения способности бортовой энергосистемы воспринимать пиковые нагрузки.

Маховичный накопитель энергии представляет собой мотор-ге­нератор с ротором-маховиком из композитных материалов. Ротор вращается с большой скоростью в вакуумированном корпусе на маг­нитных подвесах. При отдаче энергии ротор притормаживается, при зарядке - разгоняется. При частоте вращения 36000 об/мин маховичные накопители могут запасать энергию, которой хватит для 400-600 км пробега. Срок их службы - десятки лет, масса - 60-200 кг.

Топливные элементы вырабатывают электрическую энергию при соединении водорода и кислорода. Известно пять видов топливных элементов. Наиболее реальными для применения в автомобиле яв­ляются топливные элементы, называемые протонообмеными мембра­нами. Они компактны, обладают высокой энергоемкостью (до 1000 Вт/л), функционируют при 20-120 "С. Топливный элемент на протонообменных мембранах представляет собой цилиндр из двух кон­центрически распложенных пористых газопроницаемых электродов, между которыми находится мембрана, окруженная с обеих сторон катализатором - углеволокном с платиновым покрытием. К аноду (внутреннему электроду) подается газообразный водород, к катоду (внешнему электроду) - сжатый увлажненный воздух. Водород разлагается на аноде, протоны проходят сквозь мембрану к катоду, а электроны устремляются по электрической цепи в нагрузку и приходят на катод, где образуют вместе с протонами и кислородом воздуха воду.

Все топливные элементы имеют существенный недостаток - вы­сокую стоимость. Другими недостатками являются опасность хранения на борту и заправки водородом, необходимость применения криогенных и гидридных баков и т.д. Одним из возможных реше­ний является получение водорода на борту с помощью реформинга из природного газа или бензина. В этом случае бензин из бака по­дается в подогреваемый испаритель, а потом сгорает в первом реак­торе, представляющем собой металлическую емкость со свечой зажигания. Благодаря ограниченному доступу воздуха происходит частичное окисление топлива с образованием водорода и окиси уг­лерода СО. Во втором промежуточном реакторе СО взаимодейст­вует с водяным парок и в присутствии катализатора превращается в углекислый газ СО (гораздо менее опасный для человека и мем­бран топливных элементов) и дополнительный водород. Завершается процесс реформинга в третьем реакторе. В результате из бензина получаются водород, преобразуемый топливными элемен­тами в электричество, и попутно - углекислый газ, вода и азот. Рабочая температура системы 80 °С. Избыточное тепло можно удалять обычным автомобильным радиатором. Расход бензина по рас­четам не должен превышать 3 л/100 км.